CN219571950U - 一种油田用性能自适应燃烧控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃烧控制技术领域，公开了一种油田用性能自适应燃烧控制系统，包括燃烧器、进风罩、锅炉、烟囱和回流管道，回流管道的一端与烟囱的中部连通，回流管道的另一端与进风罩连通；烟囱中设置有温度传感器、第一氧气传感器、一氧化碳传感器和氮氧化合物传感器；进风罩底部设置有风门电动阀；回流管道靠近进风罩的位置设置有烟气电动阀；燃烧器设置有控制器和二次风调整模块；控制器用于判断各传感器传送数据并根据判断结果控制风门电动阀、烟气电动阀和二次风调整模块。本实用新型能够自适应调整燃烧器的氧气浓度和风量，提高燃烧效率，降低能耗和排放，解决了现有技术中燃烧时火焰温度高，容易产生大量氮氧化合物，燃烧不稳定不充分的问题。

Description

一种油田用性能自适应燃烧控制系统

技术领域

本新型属于燃烧控制技术领域，具体涉及一种油田用性能自适应燃烧控制系统。

背景技术

NOx和CO是重要的大气污染物，是引发酸雨、雾霾的重要因素。随着环保要求的日益提高，国家对于NOx和CO排放量的限制也日趋严格。燃气燃烧器具有安全高效、操作简便等优点，是工业锅炉提供热能的核心设备。因此无论是作为应对国家政策对排放的严格要求，还是各种燃气的大量使用引发的节能和排放的环保需求，增加燃烧效率降低NOx和CO排放的燃烧器控制将成为解决这些矛盾的关键因素。

燃烧器燃烧头部是整个燃烧器的关键核心部件，该部件的作用是将燃料气和助燃空气进行混合并组织燃烧，该部件位置流通的组分决定着燃烧过程的可靠性、稳定性，以及整个燃烧区域的速度、温度分布，这些都是影响烟气排放的关键因素。

现有的燃烧器大部分采用的是扩散式燃烧。为了保证充分燃烧，燃烧器一般采用燃料与空气混合较好的设计方式，这种方式的燃烧其火焰温度高，高温区面积大，容易产生大量的NOx。如何设计一种降低尾部烟气氧浓度、进一步降低NOx，又确保燃烧稳定、充分燃烧的燃烧头是目前研发技术人员急需解决的问题。然而燃烧过程中受氧气浓度变化、燃烧温度的变化、气体流动性变化等因素的影响，燃烧比会不断产生变化。

因此，一种自适应调节空燃比的低氮燃烧器的设计对于组织燃烧、降低污染物排放尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是：旨在提供一种油田用火焰自适应燃烧控制系统，能够自适应调整燃烧器的氧气浓度和风量，提高燃烧效率，降低能耗和排放，解决了现有技术中燃烧器燃烧时火焰温度高，容易产生大量的氮氧化合物，燃烧不稳定不充分的问题。

为实现上述技术目的，本新型采用的技术方案如下：

一种油田用性能自适应燃烧控制系统，包括燃烧器、进风罩、锅炉、烟囱和回流管道：

所述回流管道的一端与烟囱的中部连通，所述回流管道的另一端与进风罩连通；

所述烟囱中设置有温度传感器、第一氧气传感器、一氧化碳传感器和氮氧化合物传感器；分别用于检测燃烧后气体的温度、氧气浓度、一氧化碳浓度和氮氧化合物浓度；

所述进风罩的底部设置有风门电动阀；所述回流管道靠近进风罩的位置设置有烟气电动阀；

所述燃烧器设置有控制器和二次风调整模块；所述温度传感器、第一氧气传感器、一氧化碳传感器、氮氧化合物传感器、风门电动阀、烟气电动阀和二次风调整模块均与控制器连接；

所述控制器用于判断各传感器传送的数据并根据判断结果控制风门电动阀、烟气电动阀和二次风调整模块。

进一步，所述二次风调整模块设置在燃烧器中，所述二次风调整模块包括第二氧气传感器、伺服电机和二次风调整盘，所述二次风调整盘安装于燃烧器的燃烧头处与伺服电机连接，所述伺服电机和第二氧气传感器均与控制器连接。

进一步，所述风门电动阀为风门电动蝶阀；所述烟气电动阀为烟气电动蝶阀。

进一步，所述温度传感器、第一氧气传感器、一氧化碳传感器和氮氧化合物传感器设置在锅炉和回流管道之间的烟囱中部位置。

进一步，所述燃烧器上设置有燃烧器控制柜，所述控制器安装于燃烧器控制柜内。

进一步，所述第一氧气传感器、第二氧气传感器、一氧化碳传感器、氮氧化合物传感器和温度传感器的数量为多个。

进一步，所述控制器中内置有第一氧气浓度阀值、第二氧气浓度阀值、一氧化碳浓度阀值、氮氧化合物浓度阀值和温度阀值；且第一氧气浓度阀值、第二氧气浓度阀值、一氧化碳浓度阀值、氮氧化合物浓度阀值和温度阀值均可调整。

采用上述技术方案的实用新型，具有如下优点：

1、本实用新型能够实时监测调整的低氮燃烧器的运行中出现的NOx/CO污染物超标等情况。

2、本实用新型加强了空气和燃气的空燃比，提高燃烧效率，增加锅炉热效率。

3、本实用新型极大减少了现场技术及售后人员的时间，提高了整个燃烧器运行周期的稳定性，从而大大减少了能源的的浪费以及对环境的污染。

附图说明

本实用新型可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本实用新型一种油田用性能自适应燃烧控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型一种油田用性能自适应燃烧控制系统的流程图。

主要元件符号说明如下：

1-温度传感器、2-第一氧气传感器、3-一氧化碳传感器、4-氮氧化合物传感器、5-二次风调整盘、6-伺服电机、7-控制器、8-第二氧气传感器、9-风门电动蝶阀、10-烟气电动蝶阀、11-燃烧器、12-进风罩、13-锅炉、14-烟囱、15-回流管道、16-燃烧器控制柜。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明，需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围。

如图1-2所示，一种油田用性能自适应燃烧控制系统，包括燃烧器11、进风罩12、锅炉13、烟囱14和回流管道15：

所述回流管道15的一端与烟囱14的中部连通，所述回流管道15的另一端与进风罩12连通；所述进风罩12的出风口与燃烧器11连通；用于向燃烧器11输入燃烧空气和部分回流烟气；剩余的回流烟气通过烟囱14进行排放；

所述烟囱14中设置有温度传感器1、第一氧气传感器2、一氧化碳传感器3和氮氧化合物传感器4；分别用于检测燃烧后气体的温度、氧气浓度、一氧化碳浓度和氮氧化合物浓度；本实施例中，优选将温度传感器1、第一氧气传感器2、一氧化碳传感器3和氮氧化合物传感器4设置在锅炉13和回流管道15之间的烟囱14中部位置，可以实时监测烟气的温度，控制系统可以根据温度变化调整燃烧器11的燃烧状态，确保燃烧效率和烟气排放符合要求；第一氧气传感器2可以监测燃烧的氧气浓度，控制系统可以根据氧气浓度的变化调整燃烧器11的燃烧状态，避免燃烧不充分或者过量燃烧导致的烟气排放问题；一氧化碳传感器3和氮氧化合物传感器4可以实时监测烟气中的一氧化碳和氮氧化合物浓度，控制系统可以根据浓度变化调整燃烧器11的燃烧状态，避免产生过多的一氧化碳和氮氧化合物排放；所述温度传感器1、第一氧气传感器2、一氧化碳传感器3和氮氧化合物传感器4均采用螺牙固定并使用多芯屏蔽电缆与控制器7连接；通过采用螺牙固定并使用多芯屏蔽电缆与控制器7连接，可以有效地降低传感器信号的干扰和误差，确保控制系统能够准确地监测和调整燃烧器11的燃烧状态，从而实现优化燃烧和降低烟气排放的目的。

所述进风罩12的底部设置有风门电动阀；所述回流管道15靠近进风罩12的位置设置有烟气电动阀；所述风门电动阀和烟气电动阀均采用螺牙固定并使用多芯屏蔽电缆与控制器7连接；本实施例中，优选采用风门电动蝶阀9和烟气电动蝶阀10，风门电动阀可以控制进风量，从而控制燃烧过程中的氧气浓度，确保燃烧充分且不过量，同时减少能量的浪费。烟气电动阀可以调节烟气的排放，根据燃烧产物的浓度和浓度来控制燃烧过程中产生的氮氧化合物、一氧化碳等有害气体的排放。采用螺牙固定并使用多芯屏蔽电缆与控制器7连接，可以保证连接稳定可靠，信号传输的准确性和稳定性，从而实现对系统的精确控制和调节。采用风门电动蝶阀9和烟气电动蝶阀10，可以实现阀门的快速开闭和流量的精确控制，同时在使用寿命方面具有较好的优势。

所述燃烧器11设置有控制器7和二次风调整模块；所述二次风调整模块设置在燃烧器11中，所述二次风调整模块包括第二氧气传感器8、伺服电机6和二次风调整盘5，所述二次风调整盘5安装于燃烧器11的燃烧头处并与伺服电机6连接，优选采用固定连接的安装方式，此处优选采用螺丝固定，安装方便，也有利于检修更换；所述伺服电机6安装于燃烧器11的燃烧头部，采用螺丝固定；所述第二氧气传感器8安装于燃烧器11燃烧头内部，采用螺牙固定；所述伺服电机6和第二氧气传感器8均使用多芯屏蔽电缆与控制器7连接；

所述控制器7用于判断各传感器传送的数据并根据判断结果控制风门电动阀、烟气电动阀和二次风调整模块；所述控制器7中内置有第一氧气浓度阀值、第二氧气浓度阀值、一氧化碳浓度阀值、氮氧化合物浓度阀值和温度阀值；且第一氧气浓度阀值、第二氧气浓度阀值、一氧化碳浓度阀值、氮氧化合物浓度阀值和温度阀值均可根据实际的使用进行调整。

具体而言，本实施例中，当燃烧器11开始运行后，控制器7先读取温度传感器1的数值，当温度传感器1从烟囱14处测量的温度高于温度阀值后，此处内置的温度阀值为50°，控制器7开始性能自适应功能的第一步对烟囱14中的氧气浓度进行排查。第一氧气传感器2从烟囱14测量的氧气浓度实时传输给控制器7。

控制器7将会对燃烧器11负荷点进行一次全面的氧气浓度排查。当其中有些负荷点排查到氧气浓度超标时，控制器7会控制风门电动蝶阀9调节阀门的开合程度将负荷点位的氧气浓度调整至预设的阀值内，使其保持在达标范围内。当负荷点氧气浓度排查全部合格后，控制器7开始性能自适应功能的第二步对一氧化碳的浓度进行排查。一氧化碳传感器3从烟囱14测量的一氧化碳浓度实时传输给控制器7。控制器7将会对燃烧器11负荷点进行一次全面的一氧化碳浓度排查。当其中有些负荷点排查到一氧化碳浓度超出预设一氧化碳浓度阀值时，控制器7会控制风门电动蝶阀9调节阀门的开合程度将负荷点位的一氧化碳浓度调整至预设的阀值内，使其保持在达标范围内。当负荷点全部排查达标后，控制器7开始性能自适应功能的第三步对氮氧化合物浓度进行排查。

氮氧化合物传感器4从烟囱14测量的氮氧化合物浓度实时传输给控制器7。控制器7将会对燃烧器11负荷点进行一次全面的氮氧化合物浓度的排查。当其中有些负荷点排查到氮氧化合物浓度超出预设氮氧化合物浓度阀值时，控制器7首先会检测回流烟气的浓度，第二氧气传感器8负责对回流烟气中的氧气浓度进行测量并实时传输给控制器7。

控制器7根据第二氧气传感器8传输的氧气浓度判断烟气混合测点浓度合格时，控制器7会控制烟气电动蝶阀10调节阀门的开合程度对负荷点位的氮氧化合物浓度进行调整，如果调整后的氮氧化合物浓度达到预设的阀值内，使其保持在达标范围内，控制器7将保存之前所有的工作参数并继续进行稳定燃烧运行。如果控制器7控制烟气电动蝶阀10调节后，烟气混合测点浓度已经不合格时，氮氧化合物浓度仍然超标，则控制器7控制伺服电机6拖动二次风调整盘5进行燃烧头中心风比例的调整，当氮氧化合物浓度调整达标后，控制器7将保存之前调整的工作参数并继续进行稳定燃烧运行。

与现有技术相比，系统中设置了第一氧气传感器2、第二氧气传感器8以及二次风调整模块，可自适应调整燃烧器11的氧气浓度和风量，提高燃烧效率，降低能耗和排放。通过上述逻辑控制达到精准控制空燃比，高效节能又降低氮氧污染物的的效果。不仅能够实时监测调整的低氮燃烧器11的运行中出现的氮氧化合物和一氧化碳污染物超标等，还加强了空气和燃气的空燃比，提高燃烧效率，增加锅炉13热效率。此外，极大减少了现场技术及售后人员的时间，提高了整个燃烧器11运行周期的稳定性，从而大大减少了能源的的浪费以及对环境的污染。

在一些实施例中，所述燃烧器11上设置有燃烧器控制柜16，所述控制器7安装于燃烧器控制柜16内。将控制器7安装在燃烧器控制柜16内可以避免长距离的布线，从而降低线路损耗和干扰的可能性，提高系统的稳定性和可靠性。由于燃烧器控制柜16直接安装在燃烧器11上，控制信号可以迅速传递到燃烧器11，从而实现快速响应和精确控制。这对于需要频繁调整火焰的情况下非常重要。将控制器7安装在燃烧器11上可以避免电气线路和控制器7被外界环境破坏或污染。这样可以更好地保护系统的安全性和可靠性。

在一些实施例中，所述第一氧气传感器2、第二氧气传感器8、一氧化碳传感器3、氮氧化合物传感器4和温度传感器1的数量为多个。在一些实施例中，第一氧气传感器2、第二氧气传感器8、一氧化碳传感器3、氮氧化合物传感器4和温度传感器1之间可以交错设置，尽可能检测到更大的空间范围。在上述油田用性能自适应燃烧控制系统中，使用多个传感器的主要目的是提高系统的准确性和可靠性。每个传感器都可以提供关于燃烧过程的不同参数的数据，因此使用多个传感器可以收集更全面的数据，包括不同位置和不同时间的数据。这些数据可以用于确定燃烧过程中存在的问题，并对系统进行调整以优化燃烧效率和降低排放。

例如，多个氧气传感器可以提供不同位置的氧气浓度数据，这可以用于确定燃烧室中的氧气浓度是否均匀，以及燃烧是否发生不完全。类似地，一氧化碳传感器3和氮氧化合物传感器4可以用于检测燃烧过程中是否存在有害气体的排放，以便对燃烧过程进行调整。

此外，多个传感器可以提供冗余性，即如果一个传感器出现故障或失效，其他传感器仍然可以提供数据，以确保系统的稳定性和可靠性。

以上对本实用新型提供的一种油田用性能自适应燃烧控制系统进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种油田用性能自适应燃烧控制系统，包括燃烧器(11)、进风罩(12)、锅炉(13)、烟囱(14)和回流管道(15)，其特征在于：

所述回流管道(15)的一端与烟囱(14)的中部连通，所述回流管道(15)的另一端与进风罩(12)连通；

所述烟囱(14)中设置有温度传感器(1)、第一氧气传感器(2)、一氧化碳传感器(3)和氮氧化合物传感器(4)；分别用于检测燃烧后气体的温度、氧气浓度、一氧化碳浓度和氮氧化合物浓度；

所述进风罩(12)的底部设置有风门电动阀；所述回流管道(15)靠近进风罩(12)的位置设置有烟气电动阀；

所述燃烧器(11)设置有控制器(7)和二次风调整模块；所述温度传感器(1)、第一氧气传感器(2)、一氧化碳传感器(3)、氮氧化合物传感器(4)、风门电动阀、烟气电动阀和二次风调整模块均与控制器(7)连接；

所述控制器(7)用于判断各传感器传送的数据并根据判断结果控制风门电动阀、烟气电动阀和二次风调整模块。

2.根据权利要求1所述的一种油田用性能自适应燃烧控制系统，其特征在于：

所述二次风调整模块设置在燃烧器(11)中，所述二次风调整模块包括第二氧气传感器(8)、伺服电机(6)和二次风调整盘(5)，所述二次风调整盘(5)安装于燃烧器(11)的燃烧头处并与伺服电机(6)连接，所述伺服电机(6)和第二氧气传感器(8)均与控制器(7)连接。

3.根据权利要求2所述的一种油田用性能自适应燃烧控制系统，其特征在于：

所述风门电动阀为风门电动蝶阀(9)；所述烟气电动阀为烟气电动蝶阀(10)。

4.根据权利要求3所述的一种油田用性能自适应燃烧控制系统，其特征在于：

所述温度传感器(1)、第一氧气传感器(2)、一氧化碳传感器(3)和氮氧化合物传感器(4)设置在位于锅炉(13)和回流管道(15)之间的烟囱(14)中部。

5.根据权利要求4所述的一种油田用性能自适应燃烧控制系统，其特征在于：

所述燃烧器(11)上设置有燃烧器控制柜(16)，所述控制器(7)安装于燃烧器控制柜(16)内。

6.根据权利要求5所述的一种油田用性能自适应燃烧控制系统，其特征在于：

所述第一氧气传感器(2)、第二氧气传感器(8)、一氧化碳传感器(3)、氮氧化合物传感器(4)和温度传感器(1)的数量为多个。

7.根据权利要求6所述的一种油田用性能自适应燃烧控制系统，其特征在于：

所述控制器(7)中内置有第一氧气浓度阀值、第二氧气浓度阀值、一氧化碳浓度阀值、氮氧化合物浓度阀值和温度阀值；且第一氧气浓度阀值、第二氧气浓度阀值、一氧化碳浓度阀值、氮氧化合物浓度阀值和温度阀值均可调整。